基于双边博弈的多AUV协同对抗机理与方法研究

基本信息
批准号:51679201
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:刘明雍
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张立川,史文涛,牛云,李嫣然,张帅,魏娜,朱孔涛,周喜喜,王录
关键词:
多自主水下航行器粒子群优化协同对抗博弈论多目标优化
结项摘要

This project studies the cooperative confrontation problem for autonomous underwater vehicles (AUVs). Different from the cooperative searching problem, the cooperative confrontation issue more appears as the game features between two confrontation sides. However, the mechanisms and methods for multiple AUV confrontation remain unclear at present. As the game relies on the means of destruction and benefit trade-offs, sonar constrains becomes the key restriction for game confrontation due to the limitation of underwater environment. Information constraint causes the nonhonolomic constraint of game strategy as well as the ambiguity of game benefits. These factors influence the game confrontation in a very complex way and are also very difficult to study. In this project, particle swarm optimization searching method and multi-objective convergence theory are adopted to study the cooperative confrontation problem under sonar constraint, which includes (1) game model and parameter action principles of multiple AUV cooperative confrontation; (2) Nash equilibrium algorithm for multiple AUV cooperative confrontation based on sonar constraint; (3) multiple AUV game confrontation under uncertain benefit information; (4) experimental validation of cooperative confrontation for multiple AUVs. The aim of this project is to reveal the game mechanisms of multiple AUV confrontation, obtain the benefit principle for multiple AUV confrontation, master the Nash equilibrium solving algorithm of confrontation game, elucidate the sonar constraint influence on Nash equilibrium and equilibrium solution, and determine the corresponding boundary conditions, which is expected to provide theoretical foundation for engineering practice.

本项目研究多AUV协同对抗问题,与协同搜索不同,协同对抗更多地表现出编队双方之间的“博弈”性,目前对多AUV博弈的机理与方法等尚不清楚。博弈依赖于毁伤手段和收益权衡,由于水下环境特点,声呐约束对AUV对抗博弈具有关键作用,造成博弈策略非完整的多源约束以及博弈收益的不明确等科学问题,这些因素对AUV博弈的影响非常复杂,具有很大的研究难度。本项目主要采用粒子群优化搜索方法与多目标收敛理论,研究声呐约束下AUV编队之间的对抗博弈。包括:(1)多AUV协同对抗的博弈模型与参数作用机理;(2)基于声呐约束的多AUV协同对抗博弈纳什均衡算法;(3)基于收益不确定的多AUV对抗博弈;(4)协同对抗博弈实验验证等。以揭示多AUV协同对抗的博弈机理;获取多AUV协同对抗博弈的收益规律;掌握对抗博弈的纳什均衡求解算法;明确声呐约束对博弈均衡和均衡求解的影响,并确立相应的边界条件,为水下无人对抗提供理论依据。

项目摘要

本课题以多AUV协同对抗为研究对象,从毁伤与非毁伤两种博弈对抗角度出发,依据不同博弈策略建立了多种博弈对抗模型。以多AUV的多次对抗为作战背景,同时考虑敌我双方对抗策略,提出多AUV的动态协同攻防对抗方法;针对多AUV的协同对抗博弈受声呐性能显著约束这一问题,对声呐信号特点分析,建立声呐约束下的不确定博弈对抗模型;从非毁伤角度出发,针对单一目标提出了入侵者指向和动态位置指向的两种同步拦截博弈对抗方法;针对多个目标提出了一种基于径向基隐函数图案生成的动态多目标自适应围捕博弈算法。. 针对多AUV协同对抗的特点,综合考虑了毁伤对抗与非毁伤对抗两个方面,结合多战斗回合与声呐约束,对方目标的数量,拦截成功的上界条件,静态环境、分裂-聚集环境及障碍物环境等,系统深入地论证了多AUV协同对抗博弈方法。. 首先,研究了多AUV毁伤对抗博弈问题,以多AUV的多次对抗为作战背景,从同时考虑敌我双方对抗策略的角度出发,考虑生存概率指标函数和水下环境影响,建立了基于动态博弈的多自主水下航行器的单元目标分配模型,采用粒子群算法求解该博弈的纳什均衡,形成博弈对抗双方的最优攻防决策方案。.其次,针对声呐探测能力约束带来的博弈收益不确定问题,基于声呐信号的特点,首先从探测系统发射端考虑,结合跳频传输方式,改进信号的探测距离及速度测量结果,然后从信号处理算法考虑,采用信号恢复与分离的处理算法,引入不确定性影响因子,建立声呐约束下的不确定博弈对抗模型。. 然后,依据对方目标的数量,从非毁伤角度出发,针对单一目标提出入侵者指向和动态位置指向的两种同步拦截博弈对抗方法,并分析拦截成功的上界条件,针对多个目标提出一种基于径向基隐函数图案描述方法,针对不同环境可自适应生成连续变化的围捕图案,实现对动态多目标的围捕任务。. 最后,利用E-puck和NPU机器人搭建博弈避险试验平台并进行实验,实验结果验证了群集机器人博弈的可实施性。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
5

基于协同表示的图嵌入鉴别分析在人脸识别中的应用

基于协同表示的图嵌入鉴别分析在人脸识别中的应用

DOI:10.3724/sp.j.1089.2022.19009
发表时间:2022

刘明雍的其他基金

批准号:51879219
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51379176
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:50979093
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:51179156
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于单领航者距离测量的多AUV协同导航方法研究

批准号:50979093
批准年份:2009
负责人:刘明雍
学科分类:E1102
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
2

基于广播通信的多AUV协同导航技术研究

批准号:61273333
批准年份:2012
负责人:张福斌
学科分类:F0306
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
3

基于地形地磁的AUV协同图优化SLAM方法研究

批准号:41906161
批准年份:2019
负责人:常帅
学科分类:D0608
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

面向水下移动组网的多AUV协同规划及通信方法研究

批准号:51779058
批准年份:2017
负责人:王卓
学科分类:E1102
资助金额:60.00
项目类别:面上项目